Paràmetres, principis i aplicacions del díode làser

El principi de funcionament dels díodes làser semiconductors és teòricament el mateix que el dels làsers de gas.
El díode làser és essencialment un díode semiconductor. Segons si el material d'unió PN és el mateix, el díode làser es pot dividir en díodes làser d'homojunció, heterounió simple (SH), heterounió doble (DH) i pou quàntic (QW). Els díodes làser de pou quàntic tenen els avantatges d'un corrent de llindar baix i una gran potència de sortida, i actualment són productes principals al mercat. En comparació amb els làsers, els díodes làser tenen els avantatges d'alta eficiència, mida petita i llarga vida. No obstant això, la seva potència de sortida és petita (generalment inferior a 2 mW), la poca linealitat i la monocromaticitat no són molt bones, cosa que limita la seva aplicació en sistemes de televisió per cable. Molt limitat, no pot transmetre senyals analògics multicanal i d'alt rendiment. Al mòdul de backhaul d'un receptor òptic bidireccional, els díodes làser de pou quàntic s'utilitzen generalment com a fonts de llum per a la transmissió d'enllaç ascendent.

Essència de díode làser
El díode làser és essencialment un díode semiconductor. Segons si el material d'unió PN és el mateix, el díode làser es pot dividir en díodes làser d'homojunció, heterounió simple (SH), heterounió doble (DH) i pou quàntic (QW). Els díodes làser de pou quàntic tenen els avantatges d'un corrent de llindar baix i una gran potència de sortida, i actualment són productes principals al mercat. En comparació amb els làsers, els díodes làser tenen els avantatges d'alta eficiència, mida petita i llarga vida. No obstant això, la seva potència de sortida és petita (generalment inferior a 2 mW), la poca linealitat i la monocromaticitat no són molt bones, cosa que limita la seva aplicació en sistemes de televisió per cable. Molt limitat, no pot transmetre senyals analògics multicanal i d'alt rendiment. Al mòdul de backhaul d'un receptor òptic bidireccional, els díodes làser de pou quàntic s'utilitzen generalment com a fonts de llum per a la transmissió d'enllaç ascendent.

L'estructura bàsica d'un díode làser semiconductor és com es mostra a la figura. Un parell de plans paral·lels perpendiculars a la unió PN formen una cavitat ressonant de Fabry-Perot. Poden ser plans d'escissió del cristall semiconductor o plans polits. Els dos costats restants són relativament rugosos per eliminar l'efecte làser en altres direccions excepte la direcció principal.

En un funcionament específic, la unió PN del díode làser està formada per dues capes d'arsenur de gal·li dopades. Té dues estructures d'extrem pla, una de mirall paral·lela a l'extrem (una superfície altament reflectant) i una altra parcialment reflectant. La longitud d'ona de la llum a emetre està relacionada exactament amb la longitud de l'articulació. Quan una unió PN està polaritzada cap endavant per una font de tensió externa, els electrons es mouen a través de la unió i es recombinen com un díode normal. Quan els electrons es recombinen amb forats, s'alliberen fotons. Aquests fotons impacten contra els àtoms, fent que s'alliberin més fotons. A mesura que augmenta el corrent de polarització directa, més electrons entren a la regió d'esgotament i fan que s'emetin més fotons.

Hi ha dos díodes làser que s'utilitzen habitualment: ① Fotodiode PIN. Quan rep energia òptica i genera fotocorrent, aportarà soroll quàntic. ②Fotodíode d'allau. Proporciona amplificació interna i pot transmetre més lluny que un fotodíode PIN, però té un soroll quàntic més gran. Per obtenir una bona relació senyal-soroll, s'han de connectar un preamplificador de baix soroll i un amplificador principal darrere del dispositiu de fotodetecció.

Els paràmetres d'ús habitual dels díodes làser semiconductors són:
(1) Longitud d'ona: és a dir, la longitud d'ona de treball del tub làser. Actualment, les longituds d'ona dels tubs làser que es poden utilitzar com a interruptors fotoelèctrics inclouen 635nm, 650nm, 670nm, 690nm, 780nm, 810nm, 860nm, 980nm, etc.

(2) Corrent llindar Ith: és a dir, el corrent al qual el tub làser comença a generar oscil·lació làser. Per als tubs làser generals de baixa potència, el seu valor és d'unes desenes de mil·liampers. El corrent llindar dels tubs làser amb una estructura de pou quàntic múltiple tensat pot ser tan baix com 10 mA. el següent.

(3) Corrent de funcionament Iop: és a dir, el corrent de conducció quan el tub làser arriba a la potència de sortida nominal. Aquest valor és important per dissenyar i depurar el circuit de conducció làser.

(4) Angle de divergència vertical θ⊥: l'angle en què la tira lluminosa del díode làser s'obre en la direcció perpendicular a la unió PN, generalment al voltant de 15 graus ~ 40 graus.

(5) Angle de divergència horitzontal θ∥: l'angle en què la banda lluminosa del díode làser s'obre en la direcció paral·lela a la unió PN, generalment al voltant de 6 graus ~ 10 graus.

(6) Monitorització del corrent Im: és a dir, el corrent que flueix pel tub PIN quan el tub làser està a la potència de sortida nominal.

A la vida real, els díodes làser s'utilitzen àmpliament en camps de la ciència de la informació, com ara comunicacions de fibra òptica, emmagatzematge de disc òptic, impressió i còpia i cosmetologia mèdica. Per a aplicacions específiques, la selecció s'ha de combinar amb els seus paràmetres tècnics principals, com ara la longitud d'ona, la potència de sortida, el corrent de funcionament, la tensió de funcionament, etc. Els díodes làser també s'utilitzen àmpliament en dispositius optoelectrònics de baixa potència, com ara unitats de disc òptic en ordinadors i impressores. capçals en impressores làser.

Informació de contacte:

Si teniu alguna idea, no dubteu a parlar amb nosaltres. Independentment d'on siguin els nostres clients i quins siguin els nostres requisits, seguirem el nostre objectiu d'oferir als nostres clients alta qualitat, preus baixos i el millor servei.